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系统总线的历史


□ jl_chang


从PC总线到ISA、PCI总线,再由PCI进入PCI Express和HyperTransport体系,计算机在这三次大转折中完成三次飞跃式的提升。

在计算机系统中,各个功能部件都是通过总线交换数据,总线的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此,总线被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显卡、内存、硬盘等功能部件,总线技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中,总线只进行三次更新换代,但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一新。在下面的文字中,我们将向大家介绍计算机系统总线的详细发展历程,包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及目前主流的PCI Express、HyperTransport高速串行总线。

PC总线与ISA总线

PC总线是最古老的总线之一,虽然在它之前还有诸如MCA、VESA在内的多种总线规格,但它却是第一种被认可为广泛标准的总线技术。PC总线最早出现在IBM公司1981年推出的PC/XT电脑中,它基于8位结构的8088处理器,也被称为PC/XT总线。
PC总线沿用了三年多时间,直到1984年,IBM推出基于16位英特尔80286处理器的PC/AT电脑,系统总线才被16位的PC/AT总线所代替。而这个时候,PC产业已初具规模,加之IBM允许第三方厂商开发兼容产品,PC/AT总线规范也被逐渐标准化,并衍生出著名的ISA总线(Industry Standard Architecture,工业标准架构)。
与PC/AT总线不同,ISA总线采用8位和16位模式,它的最大数据传输率为8MBps和16MBps—今天来看这样的性能低得不可思议,但在当时8MBps的速率绰绰有余,完全可满足多个CPU共享系统资源的需要。既然是标准化的总线技术,ISA就基本不存在什么兼容性问题,后来的兼容PC也无一例外都采用ISA技术作为系统总线。ISA总线一直贯穿286和386SX时代,在当时,16位X86系统对总线性能并没有太高的要求,ISA也没有遭遇任何麻烦。但在32位386DX处理器出现之后,16位宽度的ISA总线就遇到问题,总线数据传输慢使得处理器性能也受到严重的制约。有鉴于此,康柏、惠普、AST、爱普生等九家厂商协同将ISA总线扩展到32位宽度,EISA(Extended Industry Standard Architecture,扩展工业标准架构)总线由此诞生—这是发生在1988年的事情。
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